Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phản ứng của Transcriptome và Methyl hóa DNA trong Gan của Cá Lóc Vàng Dưới Căng Thẳng Quá Trình Nhịn Ăn
Tóm tắt
Cá thường phải chịu đựng tình trạng đói do các rủi ro môi trường như thời tiết khắc nghiệt trong tự nhiên và do mức độ cho ăn không đủ tại các trang trại. Các vấn đề về dinh dưỡng từ tình trạng đói ngắn hạn hoặc dài hạn có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe liên quan đến căng thẳng cho cá. Cá lóc vàng (Acanthopagrus latus) là một loại cá kinh tế biển quan trọng ở Trung Quốc. Việc hiểu biết về các phản ứng phân tử đối với căng thẳng do nhịn ăn là điều thiết yếu cho việc nhân giống và nuôi trồng cá lóc vàng. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã phân tích transcriptome và mức độ methyl hóa DNA toàn bộ bộ gen trong gan của cá lóc vàng dưới căng thẳng nhịn ăn trong 14 ngày. Một trăm sáu mươi gen biểu hiện khác biệt (DEGs) được xác định bằng phân tích RNA-Seq và 737 gen liên quan đến methyl hóa khác biệt được phát hiện qua phân tích chuỗi bisulfite toàn bộ bộ gen. Phân tích độ phong phú của các con đường GO và KEGG cho thấy rằng các con đường liên quan đến chuyển hóa năng lượng, chẳng hạn như chuyển hóa glucose và chuyển hóa lipid, đã phản ứng với tình trạng đói. Bằng cách sử dụng PCR chuỗi bisulfite, chúng tôi đã xác nhận sự tồn tại của những khác biệt methyl hóa CpG trong vùng điều chỉnh của một DEG tên là ppargc1a phản ứng với căng thẳng nhịn ăn 14 ngày. Nghiên cứu này đã tiết lộ những phản ứng phân tử của gan trong điều kiện căng thẳng do nhịn ăn ở mức độ transcriptome và methyl hóa DNA toàn bộ bộ gen ở cá lóc vàng.
Từ khóa
#Cá lóc vàng; căng thẳng do nhịn ăn; biểu hiện gen khác biệt; methyl hóa DNA; transcriptomeTài liệu tham khảo
Barres R, Yan J, Egan B, Treebak JT, Rasmussen M, Fritz T, Caidahl K, Krook A, O’gorman DJ, Zierath JR (2012) Acute exercise remodels promoter methylation in human skeletal muscle. Cell Metab 15:405–411
Bayir A, Sirkecioglu AN, Bayir M, Haliloglu HI, Kocaman EM, Aras NM (2011) Metabolic responses to prolonged starvation, food restriction, and refeeding in the brown trout, Salmo trutta: oxidative stress and antioxidant defenses. Comp Biochem Physiol B Biochem Mol Biol 159:191–196
Bell O, Tiwari VK, Thoma NH, Schubeler D (2011) Determinants and dynamics of genome accessibility. Nat Rev Genet 12:554–564
Bird A (2002) DNA methylation patterns and epigenetic memory. Genes Dev 16:6–21
Bird AP, Wolffe AP (1999) Methylation-induced repression - belts, braces, and chromatin. Cell 99:451–454
Cavalieri V, Spinelli G (2017) Environmental epigenetics in zebrafish. Epigenet Chromatin 10:46
Choi YM, Kim YI, Choi JH, Bhandari S, Nam IK, Hong K, Kwak S, So HS, Park DS, Kim CH, Choi TY, Choe SK (2019) Loss of abcd4 in zebrafish leads to vitamin B12-deficiency anemia. Biochem Biophys Res Commun 514:1264–1269
Enes P, Panserat S, Kaushik S, Oliva-Teles A (2009) Nutritional regulation of hepatic glucose metabolism in fish. Fish Physiol Biochem 35:519–539
Fan X, Hou T, Guan Y, Li X, Zhang S, Wang Z (2020) Genomic responses of DNA methylation and transcript profiles in zebrafish cells upon nutrient deprivation stress. Sci Total Environ 722:137980
Fan X, Hou T, Sun T, Zhu L, Zhang S, Tang K, Wang Z (2019) Starvation stress affects the maternal development and larval fitness in zebrafish (Danio rerio). Sci Total Environ 695:133897
Gorigk S, Ouwens DM, Kuhn T, Altenhofen D, Binsch C, Damen M, Khuong JM, Kaiser K, Knebel B, Vogel H, Schurmann A, Chadt A, Al-Hasani H (2022) Nudix hydrolase NUDT19 regulates mitochondrial function and ATP production in murine hepatocytes. Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids 1867:159153
Guo WL, Fiziev P, Yan WH, Cokus S, Sun XG, Zhang MQ, Chen PY, Pellegrini M (2013) BS-Seeker2: a versatile aligning pipeline for bisulfite sequencing data. BMC Genomics 14:774
Guo WL, Zhu P, Pellegrini M, Zhang MQ, Wang XF, Ni ZF (2018) CGmapTools improves the precision of heterozygous SNV calls and supports allele-specific methylation detection and visualization in bisulfite-sequencing data. Bioinformatics 34:381–387
Hao Y, Cui YJ, Gu XH (2016) Genome-wide DNA methylation profiles changes associated with constant heat stress in pigs as measured by bisulfite sequencing. Sci Rep 6:27507
Hayashi K, Funaba M, Murakami M (2019) Tissue-dependent DNA methylation of carp uncoupling protein 1 promoter. Physiol Genomics 51:623–629
Héberlé É, Bardet AF (2019) Sensitivity of transcription factors to DNA methylation. Essays Biochem 63:727–741
Hesp SA, Potter IC, Hall NG (2004) Reproductive biology and protandrous hermaphroditism in Acanthopagrus latus. Environ Biol Fish 70:257–272
Inagaki T, Dutchak P, Zhao GX, Ding XS, Gautron L, Parameswara V, Li Y, Goetz R, Mohammadi M, Esser V, Elmquist JK, Gerard RD, Burgess SC, Hammer RE, Mangelsdorf DJ, Kliewer SA (2007) Endocrine regulation of the fasting response by PPAR alpha-mediated induction of fibroblast growth factor 21. Cell Metab 5:415–425
Klose RJ, Bird AP (2006) Genomic DNA methylation: the mark and its mediators. Trends Biochem Sci 31:89–97
Li S, Lin G, Fang W, Huang P, Gao D, Huang J, Xie J, Lu J (2020) Gonadal transcriptome analysis of sex-related genes in the protandrous yellowfin seabream (Acanthopagrus latus). Front Genet 11:709
Lin GM, Li SZ, Huang JR, Gao D, Lu JG (2021) Hypoosmotic stress induced functional alternations of intestinal barrier integrity, inflammatory reactions, and neurotransmission along gut-brain axis in the yellowfin seabream (Acanthopagrus latus). Fish Physiol Biochem 47:1725–1738
Lin GM, Zheng M, Gao D, Li SZ, Fang WY, Huang J, Xie JG, Liu JX, Liu YJ, Li ZH, Lu JG (2020) Hypoosmotic stress induced tissue-specific immune responses of yellowfin seabream (Acanthopagrus latus) revealed by transcriptomic analysis. Fish Shellfish Immun 99:473–482
Lindberg J, Lundeberg J (2010) The plasticity of the mammalian transcriptome. Genomics 95:1–6
Liu C, Zhang J, Liu SG, Song PQ, Guan Y, Shan BB, Li Y, Lin LS (2021) Genetic diversity of the yellowfin seabream, Acanthopagrus latus (Actinopterygii: Perciformes: Sparidae)-an enhancement species in Dongshan Bay. Acta Ichthyol Piscat 51:281–287
Moore LD, Le T, Fan G (2013) DNA methylation and its basic function. Neuropsychopharmacology 38:23–38
Naquet P, Kerr EW, Vickers SD, Leonardi R (2020) Regulation of coenzyme A levels by degradation: the ‘Ins and Outs.’ Prog Lipid Res 78:101028
Nicholls C, Li H, Liu JP (2012) GAPDH: a common enzyme with uncommon functions. Clin Exp Pharmacol Physiol 39:674–679
Qian B, Xue L, Huang H (2016) Liver transcriptome analysis of the large yellow croaker (Larimichthys crocea) during fasting by using RNA-seq. PLoS ONE 11:e0150240
Santos JL, Krause BJ, Cataldo LR, Vega J, Salas-Perez F, Mennickent P, Gallegos R, Milagro FI, Prieto-Hontoria P, Riezu-Boj JI, Bravo C, Salas-Huetos A, Arpon A, Galgani JE, Martinez JA (2020) PPARGC1A gene promoter methylation as a biomarker of insulin secretion and sensitivity in response to glucose challenges. Nutrients 12:2790
Settembre C, De Cegli R, Mansueto G, Saha PK, Vetrini F, Visvikis O, Huynh T, Carissimo A, Palmer D, Klisch TJ, Wollenberg AC, Di Bernardo D, Chan L, Irazoqui JE, Ballabio A (2013) TFEB controls cellular lipid metabolism through a starvation-induced autoregulatory loop. Nat Cell Biol 15:540
Spiegelman BM, Heinrich R (2004) Biological control through regulated transcriptional coactivators. Cell 119:157–167
Su H, Ma D, Shang H, Fan J, Zhu H (2020) DNA methylation of the prkaca gene involved in osmoregulation in tilapia hybrids (Oreochromis mossambicus × Oreochromis hornorum). Gene 752:144791
Suzuki MM, Bird A (2008) DNA methylation landscapes: provocative insights from epigenomics. Nat Rev Genet 9:465–476
Wang T, Hung CCY, Randall DJ (2006) The comparative physiology of food deprivation: from feast to famine. Annu Rev Physiol 68:223–251
Wang Z, Gerstein M, Snyder M (2009) RNA-Seq: a revolutionary tool for transcriptomics. Nat Rev Genet 10:57–63
Xia JH, Xia KF, Jiang SG (2008) Complete mitochondrial DNA sequence of the yellowfin seabream Acanthopagrus latus and a genomic comparison among closely related sparid species. Mitochondr DNA 19:385–393
Xu H, Jiang Y, Miao XM, Tao YX, Xie L, Li Y (2021) A model construction of starvation induces hepatic steatosis and transcriptome analysis in zebrafish larvae. Biology (Basel) 10:92
Yabu T, Imamura S, Mizusawa N, Touhata K, Yamashita M (2012) Induction of autophagy by amino acid starvation in fish cells. Mar Biotechnol (NY) 14:491–501
Yang Y, Zhou H, Hou L, Xing K, Shu H (2019a) Transcriptional profiling of skeletal muscle reveals starvation response and compensatory growth in Spinibarbus hollandi. BMC Genomics 20:938
Yang Y, Zhou H, Shu H, Zhong D, Zhang M, Xia JH (2019b) Effect of fasting and subsequent refeeding on the transcriptional profiles of brain in juvenile Spinibarbus hollandi. PLoS ONE 14:e0214589
Yokoyama H, Takashi T, Ishihi Y, Abo K (2009) Effects of restricted feeding on growth of red sea bream and sedimentation of aquaculture wastes. Aquaculture 286:80–88
Zhang Y, Shen W, Cao M, Li J, Zheng B, Lou Z, Qian B, Xue L (2019) Dynamic alterations in methylation of global DNA and growth-related genes in large yellow croaker (Larimichthys crocea) in response to starvation stress. Comp Biochem Physiol B Biochem Mol Biol 227:98–105
Zhang YL, Li FZ, Feng X, Yang H, Zhu AX, Pang J, Han L, Zhang TT, Yao XL, Wang F (2017) Genome-wide analysis of DNA methylation profiles on sheep ovaries associated with prolificacy using whole-genome bisulfite sequencing. BMC Genomics 18:759
Zhu KC, Zhang N, Liu BS, Guo L, Guo HY, Jiang SG, Zhang DC (2021) A chromosome-level genome assembly of the yellowfin seabream (Acanthopagrus latus; Hottuyn, 1782) provides insights into its osmoregulation and sex reversal. Genomics 113:1617–1627
Zhu ZX, Lin YL, Ai CH, Xiong YY, Huang DD, Yao YY, Liu TD, Chen CH, Lin HR, Xia JH (2022) First identification of two co-existing genome-wide significant sex quantitative trait loci (QTL) in red tilapia using integrative QTL mapping. Zool Res 43:205–216
Ziller MJ, Gu HC, Muller F, Donaghey J, Tsai LTY, Kohlbacher O, De Jager PL, Rosen ED, Bennett DA, Bernstein BE, Gnirke A, Meissner A (2013) Charting a dynamic DNA methylation landscape of the human genome. Nature 500:477–481